Роботы из принтера оживают после высыхания краски

Кажется фантастикой, но практически все ингредиенты миниатюрных машин, которые можно было бы распечатать на принтере (снабжённом необходимым наборов веществ), вырезать ножницами, сложить и запустить в движение — в том или ином виде, в лабораторных ли экспериментах или даже в промышленных изделиях — уже существуют. Только пока они не собраны вместе.

Об этом, в частности, пишет в OhmyNews Грегори Дейгл (Gregory Daigle), профессор промышленного дизайна.

Последние проекты доказали, что в не таком уж далёком будущем струйные принтеры (обычные, но специально переоборудованные и с особыми "красками", а также и принтеры, сконструированные заново), смогут печатать настоящие (не нарисованные) человеческие органы, еду и дома. Более того, посмотрев материалы по этим ссылкам, вы увидите, что в данном направлении уже проводятся первые практические опыты.

Так почему бы ещё не научиться печатать роботов? Разумеется, не всяких. Очень простых. Давайте же посмотрим на основные системы такого распечатываемого робота.

Прежде всего, нам нужна электронная управляющая схема. Пусть далеко не "микро", пусть очень простенькая. Но всё же нам понадобятся распечатываемые проводящие дорожки, транзисторы, сопротивления и прочие элементы.

Распечатываемая электроника — уже не фантастика. Чипы RFID (на снимке), транзисторы, диоды — уже вышли далеко за стены лабораторий (фото с сайта organics.eecs.berkeley.edu).

Пожалуйста. Технология печати электропроводящих рисунков существует (причём, таких технологий, отличающихся деталями — даже не одна) и вообще органическая электроника развивается очень интенсивно.

Металлические чернила, распылённые с двух сторон сухой бумаги или полимерной плёнки дадут вам конденсатор. А последние исследования также показывают, что легирование полимеров способно создавать на основе тончайших плёнок и транзисторы, и солнечные батареи, и даже источники света — распечатываемые органические светодиоды и распечатываемые же органические же дисплеи.

Может быть, и светящиеся многослойные плёнки Smart Surface научатся наносить печатающими головками — слой за слоем на подложку. Так что без "мозгов", а также разных индикаторов и даже экранов наш бумажный робот не останется.

Что со связью? Если уж чипы RFID недавно научились печатать, то и с простеньким каналом связи инженеры справятся.

Таким образом, наш принтер, способный напечатать работоспособного робота, нужно зарядить рядом химических компонентов, способных создать электронную схему. Что дальше?

Тонкая батарейка Power Paper на основе бумаги или полимерной плёнки-электролита может выступать в качестве самостоятельного изделия (вверху), или являться неразрывной частью другого продукта из серии распечатываемой электроники (иллюстрации с сайтов userwww.sfsu.edu и power-id.com).

Нужен источник энергии. Здесь обратите внимание, к примеру, на продукцию израильской компании Power Paper, известной, к слову, читателям "Мембраны" по изобретению одномесячной татуировки.

Специальные чернила (с цинком для анода и диоксидом марганца для катода) позволяют распечатать простенькую химическую батарейку на любой подходящей подложке — даже на бумаге.

Сама компания выпускает целую гамму тонких (0,6 миллиметра) батареек "Power Paper" (что можно перевести как "электрическая бумага"), но этот же принцип можно применить и самостоятельно — как составную часть нашего гипотетического робота из принтера. Так что добавим в проект нашего "струйника" ещё картриджей — для электродов и электролита.

Очередь за искусственными мускулами. В качестве мышц таким миниатюрным роботам подошли бы плёнки из полимеров, активируемых электричеством (electro-actuated polymers — EAP).

Учёным известна масса полимеров, подходящих на эту роль. Их можно распылять на подложке, подводить ток и вперёд — наши бумажные роботы уже могут двигаться за счёт сгибания и разгибания определённых плоских участков (примерно так же, как могут двигаться оригами, когда их дёргают за определённые уголки).

В ряде случаев, в качестве мышц подойдёт обычный целлофан, дополненный электродами с двух сторон.

Полимерные искусственные мускулы-плёнки уже работают в ряде областей техники. Слева направо: электрически активируемый эластомер, сделанный в Беркли, контроллер, управляющий выпуском химикалий (компания Micromuscle) и изгибающаяся под действием напряжения пластинка, очищающая стекло (группа Бар-Коэна) (фотографии с сайтов cs.berkeley.edu, micromuscle.com и ndeaa.jpl.nasa.gov).

Полимерные микроскопические мускулы уже применяются в маленьких искусственных рыбках, плавающих, получая энергию от внешнего электромагнитного поля; а также в более серьёзных изделиях. Например, в компонентах медицинских устройств для ангиопластики (лечения сосудов с минимальным оперативным вмешательством), при которой эти миниатюрные устройства, выполненные из электроактивного полимера, вводятся внутрь сосудов. Такие микромышцы, в частности, делает шведская компания Micromuscle.

Всё это вместе постепенно превращается в новую отрасль, которую исследователи из университета Калифорнии в Беркли (UC Berkeley), также работающие в данной области, назвали флексоникой (Flexonic).

Так мог бы выглядеть робот-бабочка, только что выведенный на принтере: 1 – мускулы из EAP; 2- проводники; 3 – линии сгиба; 4 — батарейка; 5 – логическая схема (иллюстрация Jet Flyer).

Другой исследователь, изучающий возможности распечатываемой электроники — Джозеф Бар-Коэн (Yoseph Bar-Cohen) из Лаборатории реактивного движения (JPL) предложил концепцию робота-бабочки, с которой мы начали наш рассказ.

При этом Бар-Коэн верит, что этого робота вполне можно было бы распечатать на принтере со специальными картриджами. Также учёный пояснил, что в будущем вполне реально создание принтеров, способных распылять через микроскопические головки не только металлизированную краску, но и те же EAP, то есть — создавать "живую электрическую бумагу".

Правда, Бар-Коэн отметил, что он и его группа не занимаются сейчас игрушками, а рассматривают флексонику как огромное подспорье в деле освоения космоса. Однако, как пояснил Джозеф, игрушечные роботы из принтера – это "часть моего видения будущего материалов EAP".

Но почему сразу "игрушечные"? Та же бабочка могла бы нести на себе какой-то несложный датчик. Естественно, так же создаваемый вместе со всеми остальными компонентами в ходе вывода на печать это робота.

Оригами в роли разведчиков качества воздуха, к примеру — чем не фантастика? Скачал файл через Сеть (с сайта энтузиастов роботостроителей), вывел на печать. Поработал ножницами, сложил — и запустил в окно. Нужен лишь принтер со специальными чернилами, да радиоприёмник для получения данных.

Бар-Коэн не готов назвать дату появления первых таких роботов. Но важно, что за ними стоит больше чем просто фантазия. И, быть может, лет через 15 принтеры, способные выводить на печать роботов-осьминогов, пауков или тех же роботов-бабочек, появятся в магазинах.

Ключевые слова: